/
Текст
ЯС. Кублановский
м
• 1 «
• UB О в 1 *
Ъ. XI
<
t.
• «
К
Хм н S в
а аави
АНЗИТРОННЫИ
ГЕНЕРАТОР
ГОСЭНЕРГОИЗДА
МАССОВАЯ РАДИОБИБЛИОТЕКА
Выпуск 421
Я. с. КУБЛАНОВСКИЙ
ТРАНЗИТРОНИЫЙ
ГЕНЕРАТОР
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА 1961 ЛЕНИНГРАД
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
Берг А. И., Бурдейный Ф. И., Бурлянд В. А., Ванеев В. Ил
Геништа Е. Н., Джигит И. С., Канаева А. М., Кренкель Э. Т.,
Куликовский А. А., Смирнов А. Д., Тарасов Ф. И., Шам-
шур В. И.
В брошкхпе рассматриваются принципы дей-
ствия транэйншонных генераторов и методика их
упрощенного рас^та, приводятся примеры прак-
тических схем таких генераторов и указываются
области их применения.
Брошюра рассчитана на подготовленных ра-
диолюбителей.
6Ф2.12 Кублановскиш Яков Соломонович
К88 Транзитронный генератор. М.—Л., Госэнергоиздат, 1961.
40 с. с илл. (Массовая радиобиблиотека. Вып. 421).
6Ф2.12
Редактор А. X. Якобсон Техн, редактор М. АС Широкова
Сдано в набор 30/V 1961 г. Подписано к печати 15/VIII 1961 г.
Т09958 Бумага 84X108/32 2,05 п. л. Уч.-изд. л. 2,2
Тираж 25 000 Цена 9 коп. Заказ 291
Типография Госэ-нергоиздата. Москва, Шлюзовая наб., 10.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В радиолюбительской (практике широко применяются
различные типы генераторов. Среди них наиболее известны
генераторы, имеющие явные цепи обратной связи. Таким
генераторам уделялось много внимания в радиолюбитель-
ской литературе.
Известны также и автогенераторы без цепей обратной
связи. Наиболее типичными представителями их являются
транзитронные генераторы, дающие возможность получать
устойчивые по амплитуде и частоте колебания в достаточ-
но широком диапазоне частот (от звуковых до десятков
мегагерц). Они отличаются простотой конструкции и на-
ладки, что весьма существенно для радиолюбителей. Одна-
ко в популярной радиотехнической литературе нет опуб-
ликованных работ, посвященных описанию принципа дей-
ствия и расчету таких генераторов, что в известной степе-
ни ограничивает их применение.
Настоящая брошюра предназначена заполнить указан-
ный пробел. В ней описываются физические процессы, про-
исходящие в схемах транзитронных генераторов, приводит-
ся методика их простейшего расчета, даются примеры
практических схем транзитронных генераторов различного
назначения.
Подробное рассмотрение транзитронных схем даст воз-
можность радиолюбителям более широко и с большей эф-
фективностью использовать их при конструировании радио-
аппаратуры
Я. Кублановский
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.......................................... . 3
Понятие об отрицательном сопротивлении................... 5
Получение отрицательного сопротивления при помощи электронной
лампы................................................ 12
Транзитронные схемы...................................... 17
Практические применения транзитронных схем............... 36
ПОНЯТИЕ ОБ ОТРИЦАТЕЛЬНОМ СОПРОТИВЛЕНИИ
Обычное электрическое сопротивление — самый распро-
страненный элемент различных радиотехнических
устройств, с которым радиолюбитель постоянно сталкивает-
ся в своей практической работе. Измерив или рассчитав со-
противление какого-либо элемента или участка цепи радио-
технической схемьи и получив его численные значения, на-
пример 500 ом, 10 ком и т. д., радиолюбитель обычно не
задумывается над знаком полученных величин, считая их
положительными.
Между тем в радиотехнике широко применяются элек-
трические сопротивления, величины которых принято изме-
рять отрицательными числами. Такие сопротивления назы-
вают отрицательными. Впервые понятие об отрица-
тельном электрическом сопротивлении было введено одним
из основателей отечественной радиотехники М. А. Бонч-
Бруевичем.
Для того чтобы получить представление об отрицатель-
ном сопротивлении, рассмотрим вначале характерные осо-
бенности обычного активного сопротивления. Если к зажи-
мам сопротивления R приложено напряжение и, то проте-
кающий через сопротивление ток i определяется согласно'
закону Ома как
Эта формула справедлива как для постоянного, так и
для переменного тока. В последнем случае строчными бук-
вами i и и принято обозначать мгновенные значения тока
и напряжения.
Данная зависимость представлена графиком на рис. \,а,
где по оси абсцисс отложено напряжение, а по оси ординат
ток. График, выражающий зависимость тока, проходящего
через сопротивление, от действующего на его зажимах на-
2—291 5
пряжения, называется воль т-а мперной характери-
стикой сопротивления. В данном случае он представляет
собой прямую линию, проходящую через начало координат.
Характерной особенностью рассматриваемого сопротивле-
ния является то, что увеличение напряжения на его зажи-
мах вызывает возрастание тока и, наоборот, уменьшение
напряжения приводит к убыванию тока. Таким образом,
Рис. 1. Вольт-амперные характеристики электрических
сопротивлений.
а — положительного линейного; б —отрицательного.
прямая на рис. 1,а характеризует собой положительное ли-
нейное сопротивление.
Вторая отличительная черта обычного сопротивления за-
ключается в следующем. При прохождении тока через со-
противление последнее вследствие рассеяния на нем опреде-
ленной мощности, равной
p = ui, (2)
нагревается. Это свидетельствует о том, что такой элемент
потребляет энергию от источника напряжения, к которому
он подключен. По формуле (2) может быть найдена вели-
чина мощности, выделяемой в активном сопротивлении при
его включении в цепь постоянного или переменного.тока,
причем эта величина всегда положительна.
Для соединения с элементами внешней цепи сопротив-
ление имеет два зажима (полюса). Поэтому электрическое
сопротивление, так же как и любую другую электрическую
цепь, имеющую два зажима, называют двухполюсни-
ком.
Обратимся теперь к рассмотрению свойств двухполюсни-
ка (сопротивления), вольт-амперная характеристика кото-
рого изображена на рис. 1,6. Последнюю можно разделить
на три участка. Первый из них соответствует напряжениям
6
от 0 до uif второй — от щ до и2 и третий — напряжениям,
превышающим и2. Если пренебречь незначительной нели-
нейностью в конце первого и начале третьего участков, то
можно считать, что на этих участках данный двухполюсник
ведет себя как обычное активное сопротивление, особенно-
сти которого были рассмотрены выше.
Однако при напряжениях, лежащих в интервале от
Ui до и2у свойства двухполюсника меняются. Пусть и' пред-
ставляет собой некоторое начальное напряжение, поданное
на зажимы рассматриваемого двухполюсника. Воспользо-
вавшись характеристикой на рис. 1,6, найдем протекающий
через двухполюсник ток i'. Затем незначительно увеличим
напряжение до и". Полученное приращение напряжения
обозначим через = —и'.
Из характеристики на рис. 1,6 нетрудно видеть, что но-
вое значение тока i" меньше, чем первоначальное, т. е.
в данном случае при увеличении напряжения на зажимах
двухполюсника ток не -возрастает, а уменьшается. Посколь-
ку ток уменьшается, приращение тока, равное разности
между вторым и первым отсчетами Д/ = /"—Z7, является от-
рицательной -величиной (так как Г'<Г).
Если на зажимы двухполюсника подать новое напряже-
ние, меньшее исходного и', то окажется, что отрицательно-
му приращению напряжения соответствует положительное
значение приращения тока. Таким образом, и в этом слу-
чае приращения напряжения и тока имеют разные знаки.
Сопротивление двухполюсника для переменного тока
на рассматриваемом участке характеристики может быть
найдено как отношение приращения напряжения к соот-
ветствующему приращению тока. Так как Ди и Д/ имеют
разные знаки, то сопротивление двухполюсника оказывает-
ся отрицательным, т. е.
о ___ Aw
V)=-a/: (3)
здесь сим-волом /?(_) обозначена величина отрицательного
сопротивления. В пределах прямолинейной части участка
и\—и2 характеристики величина этого сопротивления по-
стоянна; в местах изгиба (около точек щ и и2) сопротивле-
ние /?(_) увеличивается (по абсолютной величине).
Полученная зависимость характеризует сопротивление
двухполюсника только для переменной составляющей тока.
Действительно, пусть и' является постоянным напряжени-
ем, поданным на зажимы двухполюсника, a i' — протекаю-
щим через него при этом током (рис. 1,6). Сопротивление
2* 7
двухполюсника для постоянного тока равно R = u'll', т. е.
будет положительной величиной
Подадим на зажимы двухполюсника также и перемен-
ное напряжение такой амплитуды Um, чтобы алгебраиче-
ская сумма напряжений и' и Um находилась в пределах
участка щ—и2 характеристики В цепи двухполюсника по-
явится и переменный ток, причем мгновенные значения
этого тока и возбуждающего переменного напряжения бу-
дут разных знако<в. Иными словами, фаза переменного то-
ка будет отличаться на 180° от фазы возбуждающего на-
пряжения. Сопротивление двухполюсника для переменного
тока определяется по формуле (3) и является отрицатель-
ным. Значит, источник переменного напряжения оказы-
вается подключенным к отрицательному сопротивлению,
в то же время источник постоянного напряжения нагружен
на положительное сопротивление.
Таким образом, рассматриваемый двухполюсник прояв-
ляет свойства отрицательного сопротивления только по
отношению 'к перемен иным токам и напря-
жениям. Это важное обстоятельство следует всегда иметь
в виду.
Теперь можно дать определение отрицательного сопро-
тивления. Отрицательным сопротивлением называется со-
противление такого двухполюсника, у которого увеличение
приложенного к его зажимам напряжения вызывает умень-
шение протекающего через него тока и, наоборот, умень-
шение напряжения вызывает увеличение тока.
Участок вольт-амперной характеристики на рис. 1,6 от
щ до и2— падающий. Наличие такого участка является
отличительной особенностью вольт-амперной характеристи-
ки любого отрицательного сопротивления.
Если вольт-амперная характеристика отрицательного
сопротивления прямолинейна, то с таким сопротивлением
можно оперировать как с некоторой физической величиной,
однородной с активным сопротивлением, но имеющей об-
ратный знак. При этом условии для определения мощно-
сти, потребляемой отрицательным сопротивлением, можно
воспользоваться формулой (2), подставив вместо и и i
мгновенные значения приложенного напряжения и проте-
кающего через отрицательное сопротивление тона. Так как
в данном случае ток и напряжение различаются по фазе
на 180°, их мгновенные значения имеют противоположные
знаки и потребляемая мощность является величиной отри-
цательной
8
Рис. 2. Параллельный колебательный кон-
тур.
а—-сопротивление г, эквивалентное потерям,
включено последовательно с L и С; б —сопро-
тивление г', эквивалентное потерям, включено
параллельно L и С.
Это означает, что устройство с отрицательным сопро-
тивлением не потребляет энергию от источника, а, наобо-
рот, отдает ее во внешнюю цепь, т. е. само является
источником энергии. Следовательно, если двухпо-
люсник проявляет себя как отрицательное сопротивле-
ние, то он обязательно содержит какой-либо источник
энергии.
Выясним, при каких условиях отрицательное 'сопротив-
ление может явиться причиной возникновения незатухаю-
щих колебаний в резо-
нансном контуре. На
рис. 2,бг показан па-
раллельный колеба-
тельный контур, в ко-
тором сопротивление г,
включенное последова-
тельно с индуктив-
ностью L и емкостью С,
учитывает все виды по-
терь в контуре. Эти по-
тери определяются ак-
тивными сопротивле-
ниями катушки и со-
единительных прово-
дов, диэлектрическими
потерями конденсатора
и величиной излучения электромагнитной энергии. Данный
контур не содержит каких-либо источников энергии, поэто-
му для того чтобы в нем возникли колебания, ему необхо-
димо сообщить энергию извне. Этого можно, например,
достигнуть, сообщив некоторый заряд конденсатору и тем
самым создав запас энергии в его электростатическом по-
ле. Можно также накопить энергию в магнитном пол®
катушки, пропустив через нее ток.
Допустим, что одним из указанных способов мы созда-
ли в контуре начальный запас энергии и в нем возникли
колебания, вызвавшие протекание в контуре тока. При про-
хождении тока через сопротивление г в последнем будет
расходоваться часть энергии, сообщенной контуру, и ее за-
пас будет уменьшаться. Поскольку амплитуда колебаний
зависит от запаса энергии в (контуре, то по мере его умень-
шения ‘будет также уменьшаться и амплитуда колебаний,
т. е. возникшие колебания будут затухать и через некото-
рое время прекратятся.
9
Чтобы колебания в контуре не затухали, в него необ-
ходимо в течение каждого периода колебаний вводить
энергию, компенсирующую потери на сопротивлении г. Ес-
ли в среднем за период в контур будет поступать столько
же энергии, сколько в нем рассеивается, то энергия, а сле-
довательно, и амплитуда колебаний в контуре будут оста-
ваться неизменными.
Очевидно, такой же результат имел бы место и в том
случае, если бы каким-либо образом удалось произвести
компенсацию эквивалентного сопротивления потерь другим
сопротивлением, равным ему по величине, но противопо-
ложным по знаку.
Для большей наглядности представим контур LCr
(рис. 2,а) в виде контура, изображенного на рис 2,6, в ко-
тором последовательное сопротивление г пересчитано в па-
раллельную ветвь, a LC представляет собой идеальный
контур без потерь.
Величина сопротивления г' определяется по формуле
Г—Сг- (4)
где L, С, г — элементы контура, показанного на рис. 2, а.
Как известно, параллельный колебательный контур
(рис. 2, а) в момент резонанса представляет для внешней
цепи чисто активное сопротивление
Z. = i. (5)
где L — индуктивность контура, гн\
С — емкость контура, ф\
г—сопротивление контура, ом.
Сравнивая последнее равенство с формулой (4), видим,
что их правые части равны, следовательно, величина пере-
считанного в параллельную ветвь сопротивления г' равна
резонансному сопротивлению контура, т. е. /=Zo.
Если теперь параллельно контуру (рис. 2,6) подклю-
чить отрицательное сопротивление, абсолютная величина
которого равна сопротивлению г', то суммарная проводи-
мость ветвей с г' и /?(-> обратится в нуль (1//+1//?(_)=0).
В результате этого контур не будет шунтирован активным
сопротивлением, т. е. в нем полностью компенсируются по-
тери. Такой LC-контур, однажды возбужденный, будет не-
ограниченно долгое время поддерживать незатухающие си-
10
нусоидальные колебания с частотой, равной его собствен-
ной резонансной частоте.
Допустим теперь, что абсолютное значение проводимо-
сти ветви с /?(_) оказалось меньше проводимости ветви
с активным сопротивлением. Это соответствует условию
г'<|/?(_)| и указывает на неполную компенсацию потерь.
В этом случае возбужденные колебания через некоторое
время прекратятся.
Возможен также и обратный случай, когда проводи-
мость ветви с отрицательным сопротивлением по абсолютной
величине превышает проводимость компенсируемой ветви,
т. е. г'> |/?(-)|. Это означает, что в контуре после его воз-
буждения амплитуда колебаний будет увеличиваться.
Возвращаясь к 'контуру (рис 2,а) с резонансным сопро-
тивлением ZQ и вспоминая, что Z0=r', можно утверждать,
что если колебательный контур подсоединить к отрица-
тельному сопротивлению, то в получившейся системе мо-
гут иметь место процессы, соответствующие следующим со-
отношениям:
1) соотношение
^0<IV)l (6)
указывает на неполную компенсацию потерь, имеющих
место в контуре, и если в последнем в силу каких-либо
причин возникли колебания, то они через некоторое время
прекратятся;
2) равенство
2Г0 = [/?(_)| (7)
является условием полной компенсации потерь контура и
соответствует установившемуся режиму колебаний с по-
стоянной амплитудой;
3) соотношение
2о>|Я(_,1 (8)
свидетельствует о неустойчивости получившейся системы.
Если в этом случае в контуре в силу какого-либо внешнего
толчка возникнут колебания, то их амплитуда будет нара-
стать.
Таким образом, соотношение (8) является необходимым
и достаточным условием возникновения незатухающих ко-
лебаний в резонансном контуре с параллельно подключен-
ным отрицательным сопротивлением.
11
Многие электрические устройства и приборы могут ве-
сти себя, как отрицательные сопротивления. Ими могут
быть, например, электрическая дуга и неоновая лампа
(в определенной области подведенных к ним напряжений),
магнетрон, многоэлектродные электронные лампы, постав-
ленные в специальный режим, и некоторые другие устрой-
ства. В транзитронных генераторах используется отрица-
тельное сопротивление, создаваемое поставленной в осо-
бый режим электронной лампой.
ПОЛУЧЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
ПРИ ПОМОЩИ ЭЛЕКТРОННОЙ ЛАМПЫ
Один из возможных способов получения отрицательного
сопротивления при помощи электронной лампы, имеющей
де менее двух сеток (тетрод, пентод, гептод), заключается
в том, что на электроды лампы подаются такие напряже-
ния, при которых на ее вольт-амперных статических харак-
теристиках появляются падающие участки.
Например, в тетроде падающий участок анодной харак-
теристики можно получить, если поставить тетрод в такой
режим, при котором в нем имеет место динатронный эф-
фект. Для этого на экранирующую сетку тетрода необхо-
димо подать постоянное напряжение, превышающее напря-
жение на его аноде. По такому принципу строятся так
называемые динатронные генераторы, не получившие рас-
пространения из-за присущих им существенных недостат-
ков, связанных с большой нестабильностью параметров,
обусловленной неустойчивостью явлений вторичной эмис-
сии.
Второй способ получения падающих характеристик ис-
пользует процесс перераспределения катодного тока лам-
пы между ее остальными электродами. Как известно, мож-
но создать такой режим работы многоэлектродной лампы,
при котором ток того или иного электрода будет опреде-
ляться напряжением на другом электроде. Так, например,
ток экранирующей сетки пентода при постоянном анодном
напряжении зависит от напряжений как на экранирующей,
так и на защитной сетке, так как потенциал последней
влияет на распределение катодного тока между анодом и
экранирующей сеткой.
Обратимся к схеме, приведенной на рис. 3. Ее особенно-
стью является наличие между защитной и экранирующей
12
сетками пентода дополнительной батареи с э. д. с. Яг-з-
Напряжение на защитной сетке лампы
ytI=-£M+^2 <9)
но отношению к катоду здесь может быть как отрицатель-
ным (если э. д. с. батареи Е23 по абсолютной величине
превышает напряжение Uc2 на экранирующей сетке), так
и положительным (если ’t/C2> |^2—з |) - Управляющая сетка
соединена с катодом, а напряжение UC2 на экранирующей
сетке можно плавно изменять по-
тенциометром Д.
ЗаВИСИМОСТИ ТОКОВ /С2 = ф(^с2)
и /а = ф(^с2) лампы 6Ж2П, полу-
ченные в приведенной на рис. 3 схе-
ме, показаны на рис. 4. Параметром
семейства падающих вольт-амперных
характеристик является э. д. с. ба-
тареи Е23. Остановимся на особен-
ностях приведенных характеристик,
выбрав для наглядности какую-
либо одну, например соответствую-
щую напряжению Е2.3 =70 в.
Для каждой характеристики
Рис. 3. Схема для снятия
падающих характеристик
пентода.
можно четко выделить три харак-
терные области. Так, для выбранной нами кривой первая
область определяется напряжениями на экранирующей
сетке, лежащими в интервале 0—64 в, вторая — в ин-
тервале 64—72,5 в и третья — напряжениями, большими
чем 72,5 в.
При напряжениях Uc2f соответствующих первой обла-
сти, потенциал защитной сетки по отношению к катоду от-
рицателен, причем величина его такова, что анодный ток
практически отсутствует. Эмиттируемый катодом элек-
тронный поток благодаря ускоряющему полю экранирую-
щей сетки устремляется по направлению к ней и аноду.
Часть электронов перехватывается экранирующей сеткой,
а остальные электроны, обладающие большими скоростя-
ми, пролетают сквозь нее и попадают в тормозящее поле
защитной сетки. Так как оно достаточно велико, то элект-
роны возвращаются обратно к экранирующей сетке.
При увеличении напряжения на экранирующей сетке
одновременно уменьшается
СЛсз на защитной сетке (рис.
ряющее поле экранирующей
отрицательное напряжение
3). В результате этого уско-
сетки еще более возрастает,
3—291
13
а тормозящее поле, создаваемое защитной сеткой, умень-
шается. При экранных напряжениях 63—64 в тормозящее
поле защитной сетки уменьшится настолько, что возникнет
ток /а в анодной цепи лампы. Дальнейшее увеличение на-
пряжения Uc2 приводит к резкому возрастанию тока /а,
которое будет сопровождаться уменьшением тока экрани-
рующей сетки, несмотря на то, что напряжение на ней бу-
Рис. 4. Статические падающие вольт-амперные характери-
стики лампы 6Ж2П.
Сплошные линии — ток экранирующей сетки /с2, штрихо-
вые линии — анодный ток /а<
дет увеличиваться. Вследствие этого характеристика /С2 =
=ф(^с2) на некотором участке будет падающей. Появле-
ние такого участка объясняется перераспределением тока
катода 1К между экранирующей сеткой и анодом так, что
в пределах этого участка сумма /а + /С2 остается постоян-
ной и равной /к, а увеличение /а приводит к соответствую-
щему уменьшению /С2-
Продолжая увеличивать экранное напряжение, мы пе-
рейдем в третью область характеристики, особенностью
которой является то, что поскольку Uc3 становится поло-
жительным, тормозящее поле защитной сетки исчезает и
падающий участок в характеристике экранного тока про-
14
падает. При дальнейшем увеличении экранного напряже-
ния растет как экранный, так и анодный ток, но уже зна-
чительно медленнее.
Отметим некоторые особенности характеристик на
рис. 4. При увеличении Е2-з (абсолютного значения) воз-
растает протяженность падающего участка и несколько
увеличивается его крутизна. Это свидетельствует о том,
что если требуемый режим обеспечивается при больших
экранных напряжениях, то создаваемое лампой отрица-
тельное сопротивление получается меньшим по своей абсо-
лютной величине, а его характеристика получается более
протяженной. Наиболее линейная часть падающего участ-
ка для этого типа лампы у всех характеристик распола-
гается в интервале напряжений (7сз примерно от —5 до
— 1 в. Нижние изгибы кривых /с2 более скругленьи, чем
верхние. Это скругление объясняется возникновением тока
в цепи защитной сетки (поскольку напряжение [7сз стано-
вится положительным).
Итак, при определенных значениях напряжений на
электродах пентода и при условии, что всякое изменение
напряжения экранирующей сетки передается, на защитную,
3* 15
промежуток катод—экранирующая сетка проявляет свой-
ства отрицательного сопротивления.
Падающие характеристики могут быть получены не
только у (пентода, но и у других многосеточных ламп.
В качестве иллюстрации на рис. 5 показанья статические
характеристики экранного тока гептода 6А10С /С2 = ф(^с2),
полученные в схеме, приведенной на рис. 6. Появление па-
дающего участка здесь объясняется влиянием на токорас-
Рис. 6 Схема для снятия па-
дающих характеристик гептода.
пределение между анодом и
экранирующей сеткой потен-
циала третьей (сигнальной)
сетки. Происходящие при этом
процессы аналогичны процес-
сам, имеющим место в рас-
смотренной выше схеме для
пентода. Так же как и в слу-
чае пентода, каждая из кри-
вых имеет резко выраженный
линейный падающий участок,
получающийся при вполне
определенных напряжениях на
третьей сетке (—24-+2 в).
Особенностью последних
характеристик является то, что
середина всех падающих участков, как это видно из
рис. 5 и уравнения (9), соответствует напряжениям на
третьей сетке, примерно равным нулю. Следовательно, для
обеспечения наилучшего режима лампы, при котором со-
здается отрицательное сопротивление, не требуется пода-
вать на третью сетку отрицательное смещение.
Пользуясь статическими падающими вольт-амперными
характеристиками лампы, можно определить величину от-
рицательного сопротивления в любой точке падающего
участка. Однако если падающие характеристики считать
линейными (за исключением участков, близких к изгибам),
то достаточно определить отрицательное сопротивление
в какой-либо одной точке, например в середине падающего
участка характеристики. Полученная таким образом вели-
чина будет без большой погрешности характеризовать не-
которое среднее значение отрицательного сопротивления,
создаваемого лампой.
В качестве примера определим графически по характеристикам на
рис. 4 отрицательное сопротивление, которое создается лампой 6Ж2П
при Е2.3 == 70 в в точке О Для этого дадим небольшое приращение
16
экранному напряжению Дмс2 == 1,5 в (отрезок АО) и найдем соответст.
вующее изменение экранного тока Д/с2 = — 0,9 ма (отрезок Л5) Тогда
по формуле (3)
V)
Д"с2
Д*с2
1,5
0,9
1,65 ком.
Совершенно аналогично по характеристикам на рис 5 можно найти
отрицательное сопротивление, создаваемое гептодом в промежутке экра-
нирующая сетка — катод Так, для кривой, соответствующей 4з=30 в,
находим, что вблизи точки О отрицательное сопротивление
— 1,1 ком. Заметим, что у гептода по абсолютной величине
получилось меньше, чем у пентода.
В табл. 1 приведены абсолютные значения отрицатель-
ного сопротивления для некоторых типов ламп, получен-
Таблица 1
Лампа |/?(__)|, КОМ. t7c2, в ^а, в УСЗ- 8 Г7сЬ о
6Ж2Б 1,2—1,5 90 90 —2,5 — 1
6ЖЮБ 1—1,1 120 120 —3 — 1
6Ж2П 1,4—1,7 70 90—120 -(2-3) 0
6ЖЮП 2,4—2,6 100 200 —4 —1
6Ж4 2—4 140—150 60—70 -(3-5) 0-^—3
ГУ-50 1,3—1,5 100 50 0 0
6А10С 1—1,2 30 150 0 0
ные при указанных в ней режимах. Естественно, что при
других режимах сопротивление /?(_> будет иметь несколько
иную величину.
ТРАНЗИТРОННЫЕ СХЕМЫ
Построение схемы генератора и выбор ее элементов.
Итак, при некоторых вполне определенных значениях на-
пряжений на электродах лампы она может проявлять себя
как отрицательное сопротивление. Например, таким свой-
ством обладают промежутки катод—экранирующая сетка
у пентодов и гептодов. Поэтому, подсоединив к этим элек-
тродам колебательный контур, резонансное сопротивление
которого удовлетворяет соотношению (8), можно ожидать,
что в такой системе возникнут незатухающие колебания,
т. е. подобная система способна самовозбуждаться. По-
17
строенные на этом принципе генераторы, не имеющие цепи
явной обратной связи и работающие в режиме, при кото-
ром лампа вносит в колебательный контур отрицательное
сопротивление, получили название транзитронных
На рис 7 приведена транзитронная схема с лампой
6Ж2П и источниками питания Напряжения на электродах
лампы выбраны так, что обеспечивается режим, соответ-
ствующий точке О на характеристике (рис 4) Промежу-
Рис 7 Транзитрончая схема
ток катод — экранирующая сет-
ка, обозначенный на рис 7 бук-
вами МН, эквивалентен отрица-
тельному сопротивлению 1,65 ком,
вычисленному выше Чтобы по-
лучить схему генератора, к точ-
кам МН необходимо подсоеди-
нить колебательный контур, ре-
зонансное сопротивление кото-
рого должно быть не менее
1,65 ком.
Наличие отдельной батареи
затрудняет практическую реали-
зацию генератора по схеме на рис. 7. Поэтому в прак-
тических схемах применяется иной способ связи экра-
нирующей и защитной сеток и подачи на последнюю
необходимого постоянного напряжения Как следует из
принципа работы транзитроннои схемы, любое изменение
потенциала экранирующей сетки должно передаваться на
защитную, т е по переменному току обе сетки должны
быть соединены! накоротко С другой стороны, постоянные
напряжения сеток относительно катода различны, и поэто-
му по постоянному току они не должны иметь соединения
(так, для генератора, показанного на рис 7, f/c2 = 67 в,
а исз = —3 в) Обе эти задачи можно решить, если заме-
нить батарею Ь2 з конденсатором достаточно! большой ем-
кости и подать на защитную сетку необходимое смещение
На рис 8,а показана практическая схема транзитроч-
ного генератора на лампе 6Ж4, а на рис 8,6 — на лампе
6Ж2П Конденсатор Сх включен здесь вместо батареи
между защитной и экранирующей сетками, а падение на-
пряжения на сопротивления R2 за счет катодного тока лам-
пы обеспечивает необходимое смещение для защитной
сетки
Особенностью генератора, схема которого приведена
на рис 8,6, является включение колебательного контура,
18
который в данном случае не имеет гальванической связи
с экранирующей сеткой и поэтому может быть заземлен
(это очень удобно для заземления ротора конденсатора
переменной емкости). В обеих схемах на рис. 8 колеба-
тельный контур и промежуток экранирующая сетка—ка-
тод лампьи, т. е. отрицательное сопротивление, взаимодей-
ствуют одинаково, поскольку на частоте генерации обе сет-
Рис 8 Схемы транзитронных генераторов на пентодах
ки оказываются соединенными накоротко И в той и в дру-
гой схеме может работать любой из указанных «пентодов.
Генератор, собранный по схеме на рис 8,6, может быть
использован на частотах порядка 10—20 кгц и более, а ге-
нератор по схеме на рис. 8,а—на частотах в несколько
сотен килогерц и выше В последней схеме для обеспече-
ния лучшего режима работы лампы на ее первую сетку
при помощи катодного сопротивления подается небольшое
отрицательное напряжение смещения.
Рассмотрим вопросы) выбора режима и элементов схе-
мы транзитронного генератора.
Режим генератора достаточно точно может быть рас-
считан по падающим характеристикам, иногда называе-
мым транзитронными. Для пентода и гептода это будут
зависимости /С2 = ф(^С2)- Исходная рабочая точка выби-
рается в середине «падающего участка характеристики, по-
сле чего определяются соответствующие ей напряжения на
электродах лампы и абсолютная величина отрицательного
сопротивления. Желательно использовать характеристику,
имеющую наиболее линейный падающий участок Кроме
того, следует иметь в виду, что установившаяся амплитуда
19
генерируемых колебаний определяется протяженностью
этого участка; она тем больше, чем участок длиннее.
Так, например, если в качестве рабочей взять точку О
(см. рис. 4), то для обеспечения требуемого режима гене-
ратора напряжения на электродах лампы1 при токах
/а = 3,4 ма и /С2 = 4,3 ма должны быть: (7а=120 в,
Т^с2 = 67 в, [7с3 = —3 в. Значение отрицательного сопротив-
ления определяется графически, как это было показано
выше.
Экранное напряжение, соответствующее выбранной ра-
бочей точке, должно удовлетворять условию t/C2 =
= (0,34-0,8) f/c2HOM, где 1/С2ном —паспортное значение
экранного напряжения для данного типа лампы.
Основной частью любого генератора, в том числе и
транзитронного, является колебательный контур. Однако
в последнем случае требования к нему существенно сни-
жаются по сравнению1 с теми, которые предъявляются
к контурам для других схем генераторов. Во-первых, для
колебательного* контура требуется катушка очень простой
конструкции без отводов. Во-вторых, в транзитронной схе-
ме может использоваться контур с низким резонансным
сопротивлением. Действительно, вспоминая, что для воз-
никновения генерации согласно выражению (8) должно
выполняться условие Zo>|/?(-)|, приходим к выводу, что
генератор будет работать с контуром, резонансное сопро-
тивление которого составляет несколько килоом.
Однако, учитывая разброс параметров различные
экземпляров однотипных ламп и отклонения напряжений
на их электродах от расчетных величин, необходимо, что-
бы* условие самовозбуждения (8) выполнялось с достаточ-
ным запасом, т. е. чтобы
70X3^4)1^1.
(Ю)
Тот факт, что транзитронньне генераторы могут рабо-
тать с колебательными контурами, имеющими низкое резо-
нансное сопротивление, которое, как известно, равно
ZQ= имеет важное практическое значение, так как
позволяет повысить стабильность генерируемой частоты за
счет применения контуров с относительно большими емко-
стями. При этом уменьшается дестабилизирующее дей-
ствие на частоту колебаний паразитных емкостей схемы*,
складывающихся из междуэлектродных емкостей ламп,
20
емкостей монтажа и нагрузки и всегда в большей или
меньшей степени входящих в общую емкость колебатель-
ного контура. Кроме того, если перестройка частоты! про-
изводится посредством конденсатора, как это часто имеет
место, то возможно поддержание устойчивой генерации
в широком диапазоне изменения частоты.
Существенное влияние на работу генератора оказывает
емкость конденсатора (Ci на рис. 8), включаемого между
экранирующей и защитной сетками в пентоде или второй и
третьей сетками в гептоде. Как уже указывалось, на часто-
те генерации обе сетки должны быть содинены накоротко.
Если емкость конденсатора, соединяющего обе сетки, недо-
статочна, то может затрудниться самовозбуждение или
снизиться стабильность генерируемой частоты. Это имеет
место, когда емкостное сопротивление конденсатора Ci
становится сравнимым с сопротивлением (см. рис. 8).
В этом случае цепочки —Ci действует как делитель на-
пряжения, поэтому изменения напряжения на защитной
сетке становятся меньшими, чем на экранирующей, и нор-
мальная работа генератора нарушается.
Емкость конденсатора Ci рекомендуется выбирать по
следующей формуле:
где Ct — емкость, мкф;
Ri — сопротивление, ком;
f — рабочая частота генератора, а при работе в диапа-
зоне частот — наименьшая частота этого диапазона,
кгц.
Некоторые особенности в схеме на рис. 8,6 имеет также
выбор величины сопротивления 7?ь при помощи которого
обеспечивается требуемое напряжение на экранирующей
сетке при ее питании от анодного источника. С одной сто-
роны, величина этого сопротивления должна определяться
из выражения
= ^Ист~^с2 10,, (12)
1 с2
где/?!—искомое сопротивление, ком;
[7иСт — напряжение источника питания, в;
Uc2 — напряжение на экранирующей сетке, соответствую-
, щее выбранной рабочей точке, в;
/с2 — постоянная составляющая тока экранирующей сетки,
ма.
21
С другой стороны, сопротивление /?1 должно быть до-
статочно большим. Это следует из того, что для перемен-
ной составляющей оно оказывается включенным между
экранирующей сеткой и катодом и поэтому несколько
уменьшает создаваемое лампой абсолютное значение отри-
цательного сопротивления В связи с этим сопротивле-
ние Ri выбирают из следующего расчета:
R. (8 + 10)1^1. (13)
Это соотношение должно выполняться и для схемы
на рис. 8,а.
Требуемое смещение для защитной сегки можно полу-
чить, используя либо посторонний источник, либо напря-
жение автоматического смещения за счет анодного и
экранного токов (рис. 8). При таком способе подачи сме-
щения сопротивление в цепи катода лампьи шунтируют
конденсатором, емкость которого определяют по формуле
где С2 — емкость конденсатора, мкф\
R2 — сопротивление, ом;
/мин — наименьшая рабочая частота генератора, кгц-
Связь генератора с нагрузкой может быть осуществле-
на двумя способами. На нагрузку можно подать напряже-
ние непосредственно с контура LKCK (намотав, например,
на катушку несколько витков провода или же через не-
большую емкость). Однако при таком способе связи ем-
кость нагрузки будет входить в той или иной степени в ем-
кость контура. На высоких частотах, когда требуемая ем-
кость контура становится небольшой, вносимая емкость
со стороны нагрузки может составлять заметную часть
полной емкости контура. А так как емкость нагрузки обыч-
но непостоянна во времени, то стабильность частоты гене-
рируемых колебаний может уменьшиться.
Во избежание этого нагрузку иногда связывают с анод-
ной цепью генератора и тем самым исключают непосред-
ственное взаимодействие между контуром и емкостью на-
грузки. Для этой цели в анодную цепь лампьи включается
сопротивление (рис. 9,а), индуктивность или настроенный
колебательный контур (рис. 9,6). В подобных схемах
удается также осуществить дополнительное усиление гене-
рируемых колебаний.
22
Следует, однако, иметь в виду, что введение второго
контура усложняет схему, особенно если требуется диапа-
зонный генератор. В случае включения в анодную цепь
индуктивности может ухудшиться форма кривой напря-
жения генератора. Поэтому целесообразность использова-
Рис 9 Схемы транзитронных генераторов на гептодах.
ния той или иной схемы включения нагрузки определяется
для каждого конкретного случая.
Амплитуда, частота и форма генерируемых колебаний.
Для надежного самовозбуждения транзитронного генера-
тора параметры колебательного контура и режим лампы
выбирают так, чтобы соблюдалось условие (10). Поэтому
в течение какого-то периода времени после включения ге-
нератора энергия, поставляемая лампой в колебательный
контур, превышает потери в нем. Следовательно, возник-
шие колебания нарастают по амплитуде и захватывают
все больший участок падающей характеристики лампы.
В дальнейшем колебания захватывают, наконец, и
области, близкие к верхнему и нижнему перегибам, а за-
тем и сами перегибы. Следствием этого является то, что,
с одной стороны, увеличиваются потери в контуре, которые
пропорциональны квадрату амплитуды колебаний, что при-
водит к некоторому снижению резонансного сопротивления
контура; с другой стороны, перегибы характеристики пре-
пятствуют дальнейшему возрастанию амплитуды колеба-
ний. Кроме того, поскольку крутизна падающего участка
при приближении к изгибам уменьшается (см. рис. 4 и 5),
это влечет за собой увеличение абсолютного значения от-
рицательного сопротивления, создаваемого лампой, по
сравнению с той величиной, которая имела место при ис-
23
пользовании средней линейной части характеристики
лампы
Под действием этих факторов неравенство (10) обра-
тится в равенство (7) и в схеме установится стационарная
амплитуда колебаний Амплитуда установившихся колеба-
ний зависит от величины резонансного сопротивления
контура, абсолютной величины отрицательного сопротивле-
ния и протяженности падающего участка транзитронной
характеристики Обычно сяна равна нескольким вольтам.
На форму кривой генерируемого напряжения оказы-
вают влияние высшие гармонические составляющие, появ-
ление которых обусловливается нелинейностью рабочего
участка характеристики лампы Эта нелинейность в боль-
шей или меньшей степени практически всегда имеет место
Чем больше нелинейность используемого участка, тем зна-
чительней напряжение на контуре отличается от синусо-
идального Рациональным выбором емкости и индуктивности
контура и режима работы генератора можно значительно
ослабить и практически даже устранить искажения формы
кривой генерируемого напряжения
Известно, что параллельный колебательный контур для
колебаний с частотами, значительно превышающими резо-
нансную, представляет чисто емкостное сопротивление
Поэтому чем больше емкость контура Ск, тем меньше ис-
кажения, создающиеся высшими гармоническими состав
ляющими Таким образом, от соотношения между индук-
тивностью и емкостью контура зависит искажение формы
колебания за счет гармоник С этой точки зрения выгодно
иметь относительно большие емкости в контуре
Хорошая форма колебаний получается при
^'<1- 3, (15)
ь к
где LK — индуктивность контура, мкгну
Ск — емкость контура, пф
В случае, если амплитуда колебаний ограничивается не-
большим прямолинейным участком характеристики, то от-
ношение (15) может быть увеличено в 8—10 раз
Увеличение емкости контура приводит к уменьшению
его резонансного сопротивления Выше указывалось, что
для транзитронного генератора это в определенных преде-
лах допустимо
24
Индуктивность и емкость колебательного контура опре-
деляются в зависимости от частоты колебаний или длины
волны, которую желательно получить от генератора. Обыч-
но один из элементов контура £к или Ск бывает известен,
а второй ic достаточной для практических целей точностью
находится по одной из следующих формул:
LkCk = 0,28Z2; (16)
где £к — индуктивность контура, мкгн\
Ск — емкость контура, пф\
2 —длина волны, м
f — частота, кгц.
Рассмотрим вопрос о рабочем диапазоне транзитронно-
го генератора и условия, при которых на краях этого диа-
пазона сохраняется устойчивая генерация без резких коле-
баний амплитуды при хорошей синусоидальной форме вы-
ходного напряжения.
Пренебрегая потерями, имеющими место в колебатель-
ном контуре, частоту генератора можно определить по фор-
муле (17), которую удобнее представить в виде
?_ 159-10^
~~ у~цсу ‘
В подавляющем большинстве случаев, встречающихся
на практике, перестройка частоты производится изменением
емкости контура. При наивысшей частоте емкость контура
минимальна, и если соотношение £К/СКМИН<14-3 не нару-
шается, то форма колебаний и стабильность частоты гене-
ратора не ухудшатся. На самой низкой частоте генерации
емкость контура максимальна и условие (15) заведомо вы-
полняется. Но при этом должно также соблюдаться и тре-
бование 7о = ^к/СКмаксг>|/?(_)|, так как иначе колебания
могут сорваться. Эти два значения емкости при данной ин-
дуктивности контура и определяют частотный диапазон'ге-
нератора.
Из рассмотрения принципов работы транзитронной схе-
мы следует, что стабильность частоты транзитронного
генератора должна быть выше стабильности обычного гене-
ратора с явной цепью обратной связи Причины этого за-
25
ключаются, во-первых, в отсутствии цепи обратной связи,
имеющейся в обычных схемах генераторов и являющейся
причиной определенной частотной нестабильности, во-вто-
рых, в исключении дестабилизирующего действия паразит-
ных и внутриламповых емкостей схемы путем увеличения
емкости контура и, в-третьих, в малом влиянии на стабиль-
ность частоты высших гармонических составляющих за счет
соответствующего выбора соотношения между индуктив-
ностью и емкостью контура и режима работы лампы.
Разумеется, что высокая стабильность частоты в тран-
зитронном генераторе (как и в обычном) может быть до-
стигнута лишь в том случае, когда параметры его колеба-
тельного контура мало зависят от влияния внешних факто-
ров (температуры, механических деформаций, нагрузки) и
не изменяются в течение времени. В правильно сконструи-
рованном транзитронном генераторе стабильность частоты
получается в 10—15 раз выше, чем у генератора с обрат-
ной связью,’что хорошо подтверждается практикой.
Расчет режима транзитронного генератора по характери-
стикам/a, /сг^ф^сз) • До сих пор мы рассматривали рабо-
ту транзитронной схемы с точки зрения внесения в колеба-
тельный контур некоторого отрицательного сопротивления,
создаваемого лампой, поставленной в транзитронный ре-
жим. Но можно рассмотреть работу транзитронного гене-
ратора и по-другому, проведя аналогию с обычным гене-
ратором на триоде, имеющим цепь явной обратной связи.
Как известно, для того чтобы обычный усилительный
каекад превратился в генератор с самовозбуждением, не-
обходимо часть его выходного напряжения подать снова на
сетку лампы через цепь обратной связи. При этом нужно
обеспечить необходимую для данного режима амплитуду
колебаний на сетке и поворот фазы этих колебаний на 180°
относительно фазы колебаний выходного напряжения.
На рис. 10,а показана схема усилительного каскада на
пентоде, в котором нагрузка (настроенный колебательный
контур) включена между экранирующей сеткой и катодом,
а входной сигнал подается на защитную сетку. По анало-
гии с обычным триодным усилителем примем условно, что
в нашей схеме экранирующая сетка выполняет роль анода,
ci защитная — управляющей сетки.
Особенностью такой схемы является то, что при вполне
определенных значениях напряжений на электродах лампы
фаза входного сигнала совпадает с фазой переменного на-
пряжения на нагрузке. Действительно, если напряжение на
26
защитной сетке станет более отрицательным, то вследствие
уменьшения анодного тока и возрастания тока экранирую-
щей сетки напряжение на последней относительно катода
также станет более отрицательным, т. е. фазы входного и
выходного напряжений совпадают.
Если усиление каскада больше единицы, то для того
чтобы превратить усилитель подобного типа в автогенера-
тор, достаточно выходные зажимы усилителя связать
Рис. 10. Пентодный усилитель, в котором входной сигнал
подается на защитную сетку, а нагрузка включена в цепь
экранирующей сетки.
а — принципиальная схема; б — эквивалентная схема.
с входными, как это показано на рис. 10,а пунктиром. При
этом необходимые для самовозбуждения фазовые соотно-
шения будут выполнены, а при достаточно большой величи-
не емкости конденсатора Ci коэффициент обратной связи
получится близким к единице. Отметим, что подобная схе-
ма генератора внешне не отличается от схемы на рис. 8,а.
Проведем простейший расчет этого генератора. Прежде
всего найдем, какому условию должна удовлетворять вели-
чина резонансного сопротивления контура. Представим
наш усилительный каскад по аналогии с обычным триод-
ным усилителем в виде эквивалентной схемы, показанной
на рис. 10,6, где приняты следующие обозначения: р,£7вх —
источник напряжения (взамен лампы); ц— коэффициент
усиления, показывающий’, во сколько раз действие на вели-
чину экранного тока напряжения (1 в) на защитной сетке
сильнее действия I в экранного напряжения; /?гэ— внут-
реннее сопротивление лампы по экранирующей сетке; Zq —
резонансное сопротивление колебательного контура £КСК;
t/BX и t/вых—напряжения входного и выходного сигналов.
27
Из эквивалентной схемы напряжение на нагрузке может
быть найдено как
г, ___ ^ВХ^О
вых~ я4э + г0 •
Но поскольку в генераторе экранирующая и защитная
сетки соединены накоротко, то = Следовательно,
1 вых вх
^0
Отсюда после преобразований находим:
Zo
1
(18)
Для определения требуемого резонансного сопротивле-
ния колебательного контура необходимо иметь семейство
статических характеристик /С2 = ф(^сз). Такие зависимости
Рис. 11. Схема для снятия характеристик пен-
тода.
для некоторых типов пентодов иногда приводятся в спра-
вочниках. Если же этих характеристик нет, то их можно
снять экспериментально, использовав схему, показанную на
рис. 11. Полученные при помощи нее характеристики для
лампы 6Ж2П приведены на рис. 12.
Из рассмотрения этих характеристик следует, что ток
экранирующей сетки /С2 возрастает, а анодный ток /а па-
дает, когда напряжение на защитной сетке С7с3 становится
более отрицательным. Такая зависимость получается вслед-
ствие того, что напряжение на защитной сетке управляет
распределением тока между анодом и экранирующей сет-
кой. Из характеристик рис. 12 можно получить все необхо-
димые данные для расчета режима генератора.
28
На одной из характеристик (рис. 12) выбрана точка О',
где режим лампы почти совпадает с тем, который соответ-
ствует характеристикам на рис. 4 (точка О). Для точки О'
имеем: (7а= 120 в, (7С2 = 70 в, = —3 в, ма. Вели-
Рис. 12. Характеристики лампы 6Ж2П при
различных напряжениях на экранирующей
сетке.
Сплошные линии — ток экранирующей сет-
ки, штриховые линии — анодный ток.
чины pi и Нгэ определяются графически, как это показано
на рис. 12 (здесь О'Л7 = Д/С2, a O'E'=AUc3):
ДУС2 Ю
д[/с3
и-9,!;
R
* ^2
ж 11,8 ком.
U,ot)
После этого по формуле (18) находим:
ком.
Таким образом, результат практически совпадает с дан-
ными, полученными из характеристик на рис. 4.
29
Найденное значение Zo является минимальным, при ко-
тором еще возможно возникновение генерации. В практиче-
ской схеме эта величина должна быть увеличена в 3—4 ра-
за. Другие элементы! схемы генератора определяются по
формулам (11) —(17).
Влияние на режим генератора напряжений £/а, Uc2 и £7ci.
Весьма существенным для транзитронного генератора, как
и для любого другого, является вопрос влияния на режим
его работы нестабильности напряжений питающих источни-
ков. Чем меньше сказываются колебания этих напряжений,
тем устойчивее и надежнее работает генератор. Транзи-
тронная схема в этом отношении оказывается предпочти-
тельней перед другими схемами генераторов.
Рассмотрим влияние на режим генератора изменений
анодного напряжения Ua. На рис. 13 показано семейство
падающих характеристик для лампы 6Ж2П, полученное при
трех различных значениях анодного напряжения. Из рас-
смотрения этих характеристик следует, что изменение анод-
ного напряжения от 70 до 120 в весьма незначительно влия-
ет как на наклон падающего участка характеристики, так
30
и на его протяженность. Стало быть, при колебаниях анод-
ного напряжения, которые практически могут иметь место
в процессе работы генератора, амплитуда и частота гене-
рируемого напряжения не будут заметно меняться.
Отметим, что уменьшение в -определенных пределах
анодного напряжения (по сравнению с напряжением на
экранирующей сетке лампы) может улучшить работу тран-
зитронной схемы. Некоторые же типы ламп вообще могут
быть использованы в подобном режиме только при условии,
если t/a< t/C2-
Изменения экранного напряжения J7c2 более существен-
но сказываются на режиме работы транзитронного генера-
тора. На рис. 12 показаны четыре кривые, полученные при
разных напряжениях на экранирующей сетке. При умень-
шении J7C2 (от 80 до 50 в) уменьшаются как наклон харак-
теристик экранного тока, так и протяженность линейного
участка. Это свидетельствует о том, что (чем меньше экран-
ное напряжение, тем большее (по абсолютной величине)
отрицательное сопротивление создает лампа и тем меньше
становится амплитуда колебаний генератора. При увеличе-
нии же экранного напряжения амплитуда колебаний возра-
стает.
Однако при нестабильностях напряжения на экраниру-
ющей сетке лампы (порядка 5—-10%), которые могут иметь
место при эксплуатации генератора, его режим практиче-
ски не меняется. Особенно незначительное влияние оказы-
вают нестабильности анодного и экранного напряжений при
работе генератора с небольшими амплитудами колебаний,
когда используется только часть линейного участка харак-
теристики лампы.
Первая (управляющая) сетка лампы непосредственного
участия в генерации не принимает, однако, подавая на нее
небольшие отрицательные напряжения, можно весьма эф-
фективно управлять амплитудой колебаний. Характер воз-
действия управляющей сетки на режим работы лампы, ра-
ботающей в транзитро-нной схеме, аналогичен действию
экранирующей сетки, что наглядно видно на рис. 14, где
приведены характеристики лампы 6Ж2Б, снятые при раз-
личных смещениях на управляющей сетке t/ci и постоян-
ных напряжениях t/a и Uc2. Слишком большое увеличение
смещения t/ci приводит к полному прекращению генерации.
Возможность управления амплитудой колебаний, созда-
ваемых транзитронным генератором, путем изменения на-
пряжения смещения на первой сетке лампы представляет
31
большое удобство при практическом использовании таких
схем.
Транзитронные генераторы с элементами RC. Колебатель-
ный контур в транзитронном генераторе, как и в любом
другом, целесообразно применять до тех пор (до такого ча-
стотного диапазона), пока размеры его катушек не стано-
Рис 14 Характеристики лампы 6Ж2Б при
различных напряжениях на управляющей
сетке
Сплошные линии — ток экранирующей сетки,
штриховые линии — анодный ток.
вятся слишком большими. В диапазоне частот порядка не-
скольких сотен герц катушки становятся громоздкими, кон-
струкция их усложняется, так как приходится применять
стальные сердечники.
Теоретический анализ транзитронного генератора пока-
зывает, что его нормальный режим работы соответствует
условию, когда на частоте генерации колебательный кон-
тур оказывается несколько расстроенным в сторону более
низких частот. Таким образом, для токов генерируемой ча-
стоты колебательный контур представляет некоторую не-
большую емкость.
Следовательно, можно ожидать, что если в транзитрон-
ном генераторе колебательный контур заменить эквива-
32
лентной емкостью, то в получившейся схеме могут возник-
нуть и поддерживаться колебания. В диапазоне высоких
частот такой способ применить нельзя, так как при этом
потребовалась бы очень маленькая емкость, меньшая, чем
неустранимые и физиче-
ски существующие емко-
сти схемы (междуэлек-
тродные и монтажа). Од-
нако при переходе к зву-
ковым частотам подобная
схема становится реаль-
ной.
Схема такого генера-
тора показана на рис. 15.
Здесь колебательный кон-
тур ЛКСК заменен парал-
лельно соединенными со-
противлением Т?2 и кон-
денсатором С2. Они (по
переменному напряжению)
Рис 15. Схема RC транзитронного
генератора.
включены в промежуток экра-
нирующая сетка — катод лампы.
Частота RC транзитронного генератора определяется по
формуле
2nVR1CiR'C2 ’
(19)
где Rr представляет собой сопротивление, эквивалентное
трем параллельно соединенным элементам Rt, R2 и /?.э.
Если в формуле (19) сопротивления выразить в омах, а
емкости — в фарадах, то частота F получится в герцах.
Условие самовозбуждения показанной на рис. 15 схемы
может быть представлено как
1 С2 I 1 I £
|/?(_)
где | /?(_} | — абсолютная величина отрицательного сопротив-
ления, создаваемого лампой.
Сопротивление R\ выбирается порядка 0,2—0,5 Мом,
емкость конденсатора Ci—по формуле (11), а сопротив-
ление —порядка 20—50 ком. Окончательно эти вели-
чины подбираются при регулировке генератора. Часто-
та колебаний в основном зависит от емкости конденсаторов
Ci и С2; она устанавливается подбором емкости С2. Сле-
дует иметь в виду, что увеличение емкости С2 уменьшает,
33
а уменьшение этой емкости увеличивает амплитуду коле-
баний.
Недостатком рассматриваемой схемы является большая
критичность режима в отношении величин Сь С2, /?ь ^2-
При отклонении этих величин от оптимальньих значений про-
исходит изменение амплитуды колебаний, сопровождаю-
щееся искажениями их формы. Поэтому RC транзитронные
генераторы низкочастотных колебаний не получили широ-
Рис. 16. Схема транзитронного
генератора релаксационных коле-
баний.
кого распространения.
Если уменьшать емкость
С2, то частота генерируемых
колебаний будет становиться
меньшей, а форма колебаний
будет все больше отличаться
от синусоидальной; при С2=0
можно перейти от гармониче-
ских к релаксационным коле-
баниям. Транзитронные гене-
раторы релаксационных коле-
баний находят довольно широ-
кое применение в качестве
генераторов импульсных на-
пряжений пилообразной и пря-
моугольной формы. Одна из
возможных схем генераторов такого рода (показана на
рис. 16.
Рассмотрим процессы, происходящие в подобных схе-
мах. В импульсных генераторах, построенных на основе
транзитронной схемы, возможно два состояния равновесия.
Первое характеризуется отсутствием анодного тока и нали-
чием относительно большого экранного тока; при этом на-
пряжение на аноде близко к напряжению источника пита-
ния, а напряжение на экранирующей и защитной сетках
понижено. При втором состоянии анодный ток относитель-
но велик, а ток экранирующей сетки мал, т. е. напряжение
на аноде понижено, а на экранирующей и защитной сетках
оно близко к напряжению источника питания. В зависимо-
сти от величины емкости Ci и режима лампы оба эти со-
стояния могут быть устойчивыми или неустойчивыми.
На рис. 17 показана форма напряжений на аноде и
экранирующей сетке лампы генератора, схема которого
приведена на рис. 16. С некоторого момента времени t\
лампа открывается цо анодному току /а- Вследствие пере-
34
Рис. 17. Форма напряжений на аноде
и экранирующей сетке лампы в схеме
генератора, приведенной на рис. 16.
распределения катодного тока лампы экранный ток /С2
резко уменьшается, напряжение на экранирующей сетке
UC2 начинает возрастать,
а конденсатор подза-
ряжается от напряжения
(7Ист через сопротивления
/?1, /?2 И J?5.
Падение напряжения
на сопротивлениях и
/?2 за счет зарядного тока
способствует более бы-
строму нарастанию анод-
ного тока /а, так как на
защитной сетке лампьв
появляется положитель-
ное напряжение. Лампа
лавинообразно переходит
в состояние, при котором
экранный ток практиче-
ски отсутствует, а анод-
ный ток велик (промежу-
ток времени 6—/2)« При
этом конденсатор С2 разряжается через анодную цепь лам-
пы, и напряжение на аноде лампы t/a падает.
Однако такое состояние лампы неустойчиво, поскольку
по мере подзаряда конденсатора Ci зарядный ток умень-
шается, а следовательно, напряжение на защитной сетке
лампы становится менее положительным. Напряжение на
экранирующей сетке лампы Uc2 велико, а ее анодное на-
пряжение Ua мало. Поэтому в некоторый момент времени
t2 появляется ток 1с2. Конденсатор Ci начинает разряжать-
ся через промежуток экранирующая сетка — катод лампы
и сопротивления 7?i и R2i создавая тем самым отрицатель-
ное смещение на защитной сетке, что способствует быстро-
му запиранию лампы по анодному току и резкому возра-
станию экранного тока /С2- Лампа снова лавинообразно
переходит во второе состояние, при котором анодный ток
/а отсутствует, а экранный ток 1С2 становится максималь-
ным (промежуток времени t2—/3)- Конденсатор С2 заря-
жается от источника t/ист через сопротивление /?з, и анод-
ное напряжение t/a возрастает.
Такое состояние лампы также неустойчиво. Продолжа-
ется оно до тех пор, пока спадание разрядного тока конден-
сатора Ci не приведет к такому уменьшению отрицатель-
35
него смещения на защитной сетке (момент времени /3),при
котором вновь появляется анодный ток. После этого про-
цессы в схеме повторяются.
Напряжение на аноде лампы имеет пилообразную фор-
му, наклон пилообразной кривой регулируется сопротивле-
нием /?з. Форма напряжения на экранирующей сетке лам-
пы — прямоугольные импульсы. При отсутствии синхрони-
зации частота повторения регулируется сопротивлением /?2.
ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТРАНЗИТРОННЫХ
СХЕМ
Широкие возможности, открывающиеся перед радиолю-
бителями в области применения транзитронных генерато-
ров, вытекают из достоинств подобных схем, которые вкрат-
це сводятся к следующему: 1) простота конструкции и об-
ращения с генератором; 2) удобство перехода с одного ча-
стотного диапазона на другой; 3) легкость регулировки
выходного напряжения; 4) высокая стабильность генери-
руемой частоты; 5) хорошая форма кривой выходного на-
пряжения; 6) надежность в работе.
В радиолюбительской практике транзитронный генера-
тор целесообразно применять как источник маломощных
колебаний в различных измерительных устройствах, а так-
же -в качестве гетеродина супергетеродинных приемников.
В этих случаях основной недостаток таких генераторов, а
именно—низкий к. п. д., который составляет примерно 10%,
несуществен.
На основе транзитронной схемы легко построить само-
дельный сигнал-генератор, который может оказать радио-
любителю большую помощь при ремонте, на'сгройке и ре-
гулировке приемников, усилителей лромежуточной часто-
ты, а также при проверке низкочастотных усилителей.
Без больших трудностей можно сконструировать гене-
ратор, устойчиво работающий от звуковых частот до 30—
40 Мгц. Переход с одного диапазона на другой производит-
ся простой сменой катушки, а при необходимости увеличе-
нием или уменьшением емкости контура. Как правило, ни-
какой регулировки режима лампы при этом не требуется.
Для получения устойчивой генерации на частотах выше
10—20 Мгц особое внимание необходимо уделять качеству
монтажа, выполнять его по возможности более короткими
36
проводами и производить заземление всей генераторной
схемьи в одной точке. Следует также иметь в виду, что
неправильное размеще-
ние деталей контура мо-
жет ухудшить постоянст-
во генерируемой частоты.
В частности, катушка и
конденсатор контура дол-
жны быть удалены от гре-
ющихся деталей (лампы
и ламповой панельки).
Модуляцию высокоча-
стотных колебаний сиг-
нал-генератора можно
осуществить от отдельно-
го низкочастотного источ-
ника колебаний, подавая
его напряжение на управ-
Рис. 18. Схема транзитронного генера-
тора с двумя колебательными конту-
рами.
ляющую сетку лампы ге-
нератора. Низкочастотный генератор может быть со-
бран по транзитронной схеме. В этом случае оба
генератора можно выполнить на одной лампе, как это
показано в схеме на рис. 18. Контуры низкой и высокой
частоты включены последовательно в промежуток экрани-
рующая сетка — катод лампы. Если для обоих контуров
выполняется условие (8), то в них возникают колебания,
при этом высокочастотный сигнал модулируется низкоча-
стотным. Шунтируя низкочастотный контур L2Cq, можно в не-
которых пределах изменять глубину модуляции. Конденса-
тор С7 включен для развязки между контурами. Он должен
иметь такую емкость, чтобы, с одной стороны, мог обес-
печить наименьшее сопротивление для токов высокой ча-
стоты, а с другой, составляя вместе с конденсатором С6
емкость низкочастотного контура, обеспечивал требуемую
частоту модуляции.
Весьма существенным для самодельного сигнал-гене-
ратора, в котором используется транзитронная схема, яв-
ляется то обстоятельство, что для регулировки его выход-
ного напряжения не требуется специального аттенюатора.
Хорошая регулировка может быть осуществлена измене-
нием смещения на первой сетке лампы. В схеме на рис. 18
это достигается при помощи потенциометра /?2-
Такой способ регулирования выходного напряжения
имеет большое преимущество перед обычными способами.
37
Дело в том, что при регулировании напряжения аттенюа-
тором на выходе прибора даже при хорошей экранировке
задающего генератора имеет место некоторое «пролеза-
ние» высокочастотного сигнала, особенно неприятное при
небольших напряжениях, снимаемых с аттенюатора. Это
объясняется тем, что задающий генератор все время ра-
ботает с постоянной и относительно большой амплитудой.
При регулировке же изменением смещения на сетке лам-
пы одновременно уменьшается и величина паразитного из-
лучения, так как уменьшается амплитуда колебаний зада-
ющего генератора. Поэтому сигнал-генератор, выполненный
по транзитронной схеме, не требует столь тщательной экра-
нировки.
Управляющая сетка лампы, работающей в транзитрон-
ной схеме, может быть использована для самых разнооб-
разных целей (подачи модулирующего сигнала, синхрони-
зации, регулировки выходного напряжения генератора).
На рис. 19 показана схема, при помощи которой возможно
автоматическое поддержание выходного напряжения гене-
ратора на определенном уровне. Для этой цели исполь-
зуется напряжение смещения на первой сетке, получаемое
за счет выпрямления напряжения генератора диодом Л2.
Падение напряжения на сопротивлении Т?2 пропорциональ-
но амплитуде генерируемых колебаний. Если в силу каких-
либо причин произойдет, например, увеличение амплитуды
колебаний, то возрастет и напряжение смещения на пер-
вой сетке лампы что приведет к уменьшению амплиту-
ды колебаний до первоначального значения.
Такая схема позволяет стабилизировать амплитуду ко-
лебаний без захода в область загибов ламповой характе-
ристики и оказывается очень удобной при больших колеба-
ниях сопротивления нагрузки. При этом появляется воз-
можность использовать только небольшой наиболее
линейный участок характеристики, что обеспечивает хоро-
шую синусоидальную форму колебаний и улучшает ста-
бильность частоты.
Схема автоматической регулировки амплитуды, пока-
занная на рис. 19, работает с задержкой Ее действие на-
чинает проявляться только тогда, когда колебания дости-
гают некоторой величины, определяемой постоянным поло-
жительным напряжением, подаваемым на катод диода.
Для создания напряжения задержки может быть исполь-
зовано напряжение общего источника питания, которое
при помощи делителя R4R5 понижается до требуемой вели-
38
чины. В качестве выпрямляющего элемента могут быть при-
менены как ламповые, так и полупроводниковые диоды.
Транзитронные генераторы релаксационных колебаний
находят применение в качестве генераторов развертки
для электронно-лучевых трубок, генераторов прямоуголь-
ных импульсов и т. п. На рис. 20 приведена схема
для получения напряжения кадровой развертки в телеви-
Рис. 19. Схема автоматической регулировки
амплитуды колебаний в транзитронном генера-
торе.
зоре. Линейное пилообразное напряжение с частотой кадро-
вой развертки снимается с анода лампы через конденса-
тор С3. Генератор хорошо синхронизируется небольшими
импульсами, подаваемыми на (первую сетку лампы. Ана-
логичная схема может быть использована и в генераторе
строчной развертки телевизора.
Весьма существенным достоинством транзитронного
генератора является простота его наладки после мон-
тажа. Действительно, отсутствие цепи обратной связи ис-
ключает все работы, связанные с подбором режима гене-
ратора при помощи этой цепи. Фактически регулировка
транзитронного генератора сводится к установке постоян-
ных напряжений на электродах лампы согласно расчетным
значениям.
Обычно генератор при правильном монтаже начинает
работать при первом же включении. После того как уста-
новлены номинальные значения постоянных напряжений на
электродах ламп и получена устойчивая генерация, про-
изводится подстройка контура на нужный номинал ча-
39
стоты. Если генератор работает в диапазоне частот, то не-
обходимо проверить, насколько устойчива его работа на
краях диапазона.
Градуировка генератора может быть осуществлена по
~0+ЗООЬ
---------0
Синхронизируй
Я юищеинпулъсы
50к
С3 0,05
—- 0 Выход
с4
1000
-0
волномеру или с помощью
радиовещательного при-
емника. Контроль формы
выходного напряжения
удобнее всего произво-
дить по осциллографу.
При наличии искажений
необходимо' подбирать
напряжение смещения на
третьей сетке лампы до
тех пор, пока искажения
не станут минимальными.
Их можно уменьшить и
при подаче небольшого
отрицательного н.алряже-
Рис. 20. Транзитронная схема генера- ния смещения на управ-
тора кадровой развертки. ляющую сетку лампьи.
Следует иметь в виду, что
неискаженная форма колебаний транзитронного генератора
является признаком высокой стабильности генерируемой
частоты.
Лампу для транзитронного генератора целесообразно
выбирать с таким расчетом, чтобы обеспечивалось полу-
чение наименьшего по абсолютной величине отрицательного
сопротивления. В этом случае генератор может работать
в наибольшем диапазоне частот и при относительно невы-
соком качестве контура.
В транзитронных схемах обычно применяются пентоды
и гептоды, причем, разумеется, могут быть использованы
только те типы пентодов, у которых защитная сетка внутри
баллона лампы не соединяется с катодом
Цена 9 коп.
ГОСЭНЕРГОИЗДАТ
.23 * 24
МАССОВАЯ РАДИОБИБЛИОТЕКА
Вышли из печати следующие выпуски
В. Ф. Самойлов, Синхронизация генераторов телеви__________
развертки, 96 стр. тираж 65 000 экз., ц. 19 коп., вып. 395.
А. Я. Г л и б е р м а н и А. К. Зайцева, Кремниевые со
батареи, 72 стр., тираж 35 000 экз., ц. 15 коп., вып. 396.
Е. М. Мартынов, Бесконтактные переключающие уст
изд. 2-е, дополненное. 176 стр., тираж 50 000 экз., ц. 38 коп., в-
М. А. Г а н з б у р г, Улучшение звучания приемника, л
144 стр., тираж 100 000 экз. (1-й завод 10 000 экз.), ц.
вып. 398.
В. К. 3 о т о в, Радиолюбительские карманные приемники i_
зисторах, 48 стр., тираж 100 000 экз., ц. 10 коп., вып. 399.
Справочник начинающего радиолюбителя под рбщей ре
М. Малинина, 623 стр., тираж 100 000 экз., (1-й заы д 50 01-
2 р. 05 к., вып. 400
А. Г. Дольяик, Громкоговорители, изд. 3-е, переработ. и
стр., тираж 55 000 экз.. (1-й завод 10 000 экз.), ц. 20 к., в
С. В. Литвинов, Радиовещательная аппаратура на
стр., тираж 42 000 экз., ц. 16 коп., вып. 402. -----
Л. В. Федоров, Телевизионная аппаратура на ВДНХ,
тираж 50 000 экз., ц. 17 коп., вып. 403. -----
я. М. Сорин, Надежность радиоэлектронной аппаратуры,
тираж 46 000 экз., 16 коп., вып. 406. _____
Л. Д. Фельдман, Как работает телевизор, 168 стр., 100
(1-й завод 10 000 экз.), ц. 28 коп., вып. 405.
А. В а с и л ь е в. Запись звука на целлулоидных дисках,
40 000 экз., ц. 18 коп., вып. 4111.
Р.
ц.
88
72
Г.
тираж
Печатаются
М. Румянцев, Любительский карманный приемник «I
М.
В. А. Батраков и В. И. Богатырев, Электронные ш
вычислительные машины для решения информационно лог
задач
Госэнергоиздат заказов на книги не принимает и книг нг
лает. Книги, выходящие массовым тиражом, высылают нало
платежом без задатка отделения «Книга—почтой».
Отделения «Книга—почтой» имеются во всех республш
краевых и областных центрах СССР.
Заказ следует адресовать так: название республиканской
вого или областного центра, книготорга, отделению «Книга—
Рекомендуем заказывать литературу только на последние р
текущего года. Книги Массовой радиобиблиотеки расходятся
быстро и поэтому выпуски прошлых лет давно уже все распро,-